規則材料智能排版嵌入式控制軟件設計研究

摘"要：規則材料智能排版的嵌入式控制軟件采用嵌入式控制系統、數據管理模塊和用戶界面相結合的架構，旨在提高材料利用率和排版效率。采用混合排版模式和填充排版模式相結合的排版算法，系統能夠優化材料的擺放方式，從而有效減少材料的浪費，并實現了高效的任務管理與數據處理。實驗與測試結果表明，系統在不同任務負荷下保持了高效的性能和穩定性，并具有良好的響應時間和資源利用率。

關鍵詞：規則材料"智能排版"嵌入式軟件"控制系統

中圖分類號：TP391

Research"on"the"Design"of"Embedded"Control"Software"for"Intelligent"Layout"of"Rule-Based"Materials

WANG"Guoquan

Dongguan"Aima"CNC"Technology"Co.，"Ltd.，"Dongguan，"Guangdong"Province，"523000"China

Abstract："The"embedded"control"software"for"intelligent"typesetting"of"rule-based"materials"adopts"an"architecture"that"combines"embedded"control"systems，"data"management"modules，"and"user"interfaces，"aiming"to"improve"material"utilization"and"typesetting"efficiency."The"typesetting"algorithm"that"combines"mixed"typesetting"mode"and"fill"typesetting"mode"can"optimize"the"placement"of"materials，"effectively"reducing"material"waste"and"achieving"efficient"task"management"and"data"processing."The"experimental"and"testing"results"show"that"the"system"maintains"efficient"performance"and"stability"under"different"task"loads，"and"has"good"responsenbsp;time"and"resourcenbsp;utilization.

Key"Words："Rule-based"materials;"Intelligent"typesetting;"Embedded"software;"Control"system

在現代制造業中，提高材料利用率和生產效率是企業追求的重要目標。特別是在涉及大量規則材料排版的場景中，傳統的手動排版方法效率低下，容易造成材料的浪費。智能排版嵌入式控制軟件應運而生，通過優化排版算法和高效的數據處理技術，實現了自動化、智能化的排版管理，顯著提升了生產效率。

1系統設計與實現

1.1系統架構

該智能排版嵌入式控制軟件的整體架構包括嵌入式控制系統、數據管理模塊和用戶界面。嵌入式控制系統是軟件的核心部分，負責接收和處理用戶指令，確保系統的高效運行。數據管理模塊用于存儲和處理排版數據，確保數據的安全和完整。用戶界面則提供友好的操作環境，使用戶能夠方便、快捷地進行操作[1]。

軟件的總體架構設計包括前端和后端。前端主要是用戶操作界面，后端包括數據處理和存儲模塊。前端與后端通過API進行數據交互，確保系統的穩定和高效運行[2]。

1.2排版算法

在智能排版嵌入式控制軟件中，排版算法是實現高效排版的關鍵。系統采用了混合排版模式和填充排版模式的結合，以最大化材料利用率和提高排版效率。混合排版模式旨在通過優化材料的擺放方式來最大化利用率，而填充排版模式則利用現有排版圖中的空隙進行填充，以減少材料的浪費[3]。

排版算法基于啟發式算法，結合實際需求進行優化。啟發式算法能夠在復雜的排版問題中快速找到接近最優的解決方案。具體實現中，系統通過分析分片的幾何特征和材料屬性，采用動態規劃和回溯算法來實現高效的排版策略。動態規劃用于解決分片的局部最優問題，而回溯算法則在整體上進行優化，確保最終排版結果的高效性和合理性[4]。

以一個具體的例子為例，假設有一塊材料的尺寸為1"000"mm×2"000"mm，需要排版的分片有若干個，分別為200"mm×300"mm、150"mm×400"mm、300"mm×500"mm等。在混合排版模式下，系統首先對這些分片進行排序，然后通過動態規劃算法計算各分片的最優擺放位置，最終得到一個初步的排版圖。在填充排版模式下，系統會識別初步排版圖中的空隙，如200"mm×200"mm、150"mm×100"mm等，并通過啟發式算法將剩余的分片填充到這些空隙中，最大化材料的利用率。

1.3數據管理

在智能排版嵌入式控制軟件中，數據管理是系統運行的核心模塊之一。系統支持多種格式的分片圖形數據導入，如EMP文件。用戶可以通過導入這些文件，將分片的幾何圖形和相關屬性數據輸入系統。導入后，系統會自動解析和處理這些分片數據，生成對應的排版圖。這一過程包括對分片圖形的幾何形狀、尺寸和邊界信息的解析，以及將這些信息轉化為可用于排版算法的輸入數據[5]。

2實驗與測試

2.1功能測試

在材料管理測試中，系統成功新增了5種不同的材料，并修改了其中2種材料的屬性，刪除了1種不再使用的材料。每次操作的響應時間均在1"s以內。數據處理測試表明，系統能夠實時更新材料庫存信息，并在任務完成后自動扣減庫存，如表1所示。

通過導入50個EMP文件，系統能夠在5"s內完成數據解析，并生成相應的排版圖。數據處理模塊表現穩定，能夠準確統計和分析排版數據，為進一步優化提供可靠的數據支持。

2.3"性能測試

在性能測試中，系統在不同任務負荷下的資源利用情況如表2所示。

穩定性測試通過長時間運行系統來驗證。在連續運行48"h后，系統表現穩定，無內存泄漏或崩潰情況發生。

2.4"測試結果分析

測試結果表明，系統功能實現效果良好。排版任務管理模塊能夠高效創建和優化排版任務，材料管理模塊能夠準確管理材料信息，數據處理模塊能夠快速解析和統計分片數據。系統各功能模塊配合默契，確保整體運行的高效性和穩定性。系統在響應時間、處理效率和資源利用方面表現出色，但仍有優化空間。建議優化以下幾個方面。

（1）算法優化：進一步優化排版算法，提高大任務下的處理速度。（2）資源管理：優化內存使用，減少峰值內存占用，提高系統在高負荷下的穩定性。（3）用戶界面：優化用戶界面交互，提高用戶體驗。

通過上述優化，系統將能夠在更高負荷下保持穩定和高效運行，進一步提升智能排版嵌入式控制軟件的整體性能。

3結語

本文介紹了智能排版嵌入式控制軟件，通過先進的排版算法和高效的數據處理技術，實現了對規則材料的高效排版管理。實驗與測試結果表明，系統在不同任務負荷下表現出色，能夠顯著提高材料利用率和排版效率。盡管系統已經具備了較高的性能和穩定性，但仍有優化空間，如進一步優化排版算法和資源管理，以提升系統在高負荷下的表現。

參考文獻

[1] 鄭志敏，文健峰，劉逸群，等.一種適用于新能源商用車嵌入式控制軟件產品的質量保障體系[J].客車技術與研究，2024，46（1）：31-34.

[2] 張偉.面向軟體機器人的軟材料嵌入式3D打印基礎研究[D].蘇州：蘇州大學，2021.

[3] 李長銀，孫學軍.基于構件技術的嵌入式控制軟件可靠性仿真[J].計算機仿真，2022，39（2）：427-430.

[4] 王明剛.秦航手術動力嵌入式控制軟件[Z].漢中秦航精密機電有限公司，2022-01-20.

[5] 蘇宇哲.基于NVMeHC驅動的嵌入式存儲系統設計[D].西安：西安電子科技大學，2023.